DE1283084B - Verfahren zum Herstellen kugeliger Faserzusammenballungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

D21f

Deutsche KI.: 55 d-14/50

Nummer. 1283 084

Aktenzeichen: P 12 83 084.1-27 (C 34878)

Anmeldetag: 15. Januar 1965

Auslegetag: 14. November 1968

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Bei der Herstellung von Suspensionen von Fasern in Flüssigkeiten, insbesondere von wäßrigen Anschlämmungen von Holzfasern, wie sie für die Herstellung von Papieren, Pappen u. dgl. verwendet werden, ist man bestrebt, jede Bildung von Faserzusammenballungen zu verhindern, damit das aus der Anschlämmung auf einem Sieb gebildete Vlies möglichst gleichmäßig ist. Es ist nicht schwierig, die Bildung von Faserzusammenballungen schon im Keim zu ersticken, indem man die Suspension in eine ausreichend intensive Turbulenz versetzt.

Das Ziel der Erfindung ist dagegen, in flüssigen Suspensionen von Fasern Faserzusammenballungen zu erzeugen, die eine im wesentlichen kugelige Form haben. Solche kugeligen Faserzusammenballungen sind u. a. hervorragend geeignet als Rohmaterial zur Herstellung anderer Produkte, beispielsweise zur Herstellung von Bauplatten, Formkörpern oder auch von Papier.

Gemäß der Erfindung wird aus Fasern und einer ao Flüssigkeit eine Suspension mit einem geringen Feststoffgehalt, beispielsweise von 1 bis 5 %, erzeugt und diese Suspension so lange in eine schwache Turbulenz versetzt, bis sich die Fasern zu Kugeln zusammenballen. Man kann bei genügend langem Aufrechterhalten der Turbulenz aus dem größten Teil der Fasern der Suspension kugelige Zusammenballungen von im wesentlichen gleicher Größe erzeugen. Es können natürliche, regenerierte oder synthetische Fasern verwendet werden. Wenn man eine solche Suspension in einem glattwandigen Behälter mit einer Geschwindigkeit in Drehung versetzt, die durch Versuch leicht festgestellt werden kann und beispielsweise am Umfang des Behälters in der Größenordnung von 40 m/min liegen mag, so fügen sich infolge der dabei auftretenden Turbulenz geringer Geschwindigkeit mit der Zeit erst einige Fasern zu einer kleinen Faserzusammenballung aneinander, an die sich dann, während es sich infolge der Turbulenz dreht, nach und nach weitere Fasern anlegen, bis sich — gegebenenfalls am Laufe einiger Stunden — kugelige Faserzusammenballungen gebildet haben, die getrocknet eine Dichte von etwa 0,02 bis 1 haben können. Die kugelförmigen Faserzusammenballungen entsprechen in ihrer Größe bei im übrigen gleichen Bedingungen der Länge der Fasern und sind bei Verwendung von Fasern gleicher Art und Länge im wesentlichen gleich groß. Vorzugsweise kommen Fasern von etwa 0,2 bis 15 mm Länge in Betracht. Falls die Suspension zwei Arten von Fasern enthält, die sich durch wesentlich verschiedene Länge unterscheiden, so bilden sich nach genügend Verfahren zum Herstellen kugeliger
Faserzusammenballungen

Anmelder:

Centre Technique de !'Industrie des Papiers,
Cartons et Celluloses,
Gieres, Isere (Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Cohausz

und Dipl.-Ing. W. Florack, Patentanwälte,

4000 Düsseldorf, Schumannstr. 97

Als Erfinder benannt:

Guy Jacquelin, Grenoble, Isere (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 21. Januar 1964 (960 962)

langer Durchführung des Verfahrens in der Regel zwei entsprechend verschieden große kugelige Faserzusammenballungen. Keinesfalls darf die Turbulenz so groß werden, daß die hierdurch erzeugten Querkräfte die Faserkugeln wieder auflösen.

Es ist bekannt (USA.-Patentschrift 2 593 583) Granulate, wie sie zur Herstellung von Folien benötigt werden, aus kolloidalem Tetrafluoräthylen dadurch herzustellen, daß man es in Wasser dispergiert und dann die Kräfte, mit denen sich die kolloidalen Teilchen voneinander abstoßen, dadurch überwindet, daß man die kolloidale Dispersion bei verhältnismäßig großer Feststoff konzentration (10 bis 20%) und vorzugsweise bei erhöhter Temperatur in große Turbulenz dadurch versetzt, daß man sie in einem mit Prallplatten versehenen Behälter mit großer Geschwindigkeit, z. B. 1000 U/min, rührt.

Bei einer Dispersion von Fasern in Wasser sind die physikalischen und wirtschaftlichen Verhältnisse grundsätzlich anders als bei einer kolloidalen Dispersion von Tetrafluoräthylen in Wasser. Um in einer wäßrigen Faserdispersion Zusammenballungen von Fasern zu erhalten, bedarf es nicht der Überwindung von Abstoßungskräften; solche Zusammenballungen bilden sich vielmehr nur bei schwacher Turbulenz; eine zu große Turbulenz würde dagegen die Bildung von Faserzusammenballungen verhindern und zur

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Zerstörung bereits gebildeter Faserzusammenballungen führen.

Man kann die Fasersuspension in weiterer Ausgestaltung der Erfindung mit einem Bindemittel versetzen, z. B. einem Mittel, das die Bildung von Faserzusammenballungen beschleunigt, oder einem Mittel, das die nachfolgende Weiterbearbeitung der von der Suspension abgetrennten Faserzusammenballungen begünstigt. Als zuzusetzendes Mittel kommen z. B. Harze, Kautschuk, polymerisierbare oder vernetzbare Verbindungen in Betracht, und zwar als Lösung oder Emulsion.

Die erzeugten kugeligen Faserzusammenballungen, deren Durchmesser in der Regel je nach der Art und Länge der Fasern weniger als 1 Millimeter bis mehrere Zentimeter beträgt, können z. B. benutzt werden zur Herstellung von Formkörpern und Platten. Zu diesem Zweck können die der Suspension entnommenen Faserzusammenballungen auf einem Sieb ausgebreitet und darauf zu einem festen Körper getrocknet werden. Dabei können ihnen Bindemittel, z. B. nicht auspolymerisierte Polymerisate oder auch Fasern der Suspension, die sich nicht zu Zasammenballungen vereinigt haben, zugesetzt werden. Die Aufschichtung der Faserzusammenballungen kann, insbesondere bei Zusatz entsprechender Bindemittel, einer erhöhten Temperatur und/oder einem Preßdruck ausgesetzt werden.

So erzeugte Platten oder Formkörper können in weitem Bereich verschieden sein, hinsichtlich Dichte, Festigkeit, Porosität, Wärme- und Schallisolierfähigkeit.

Man kann die hergestellten Faserzusammenballungen auch in der Weise verwenden, daß man aus ihnen durch Zusatz mit Wasser wieder einen Brei erzeugt, um daraus Papiere, Pappwaren u. dgl. herzustellen. Die Faserzusammenballungen haben hierfür den Vorteil, daß gleich große Zusammenballungen in der Regel aus Fasern bestehen, die im wesentlichen gleiche Art und Länge haben und keine Verunreinigungen enthalten, daß sie bequem gelagert, transportiert und aus Silos oder Bunkern unmittelbar dem Verbrauchsort zugeführt werden können.

Ein großer Teil des erfinderischen Verfahrens liegt in dem Umstand begründet, daß die kugeligen Faserzusammenballungen sich schneller und mit viel geringerem Aufwand trocknen lassen als ein Faserstoffvlies gleichen Volumens. Es ist ohne großen Trocknungsaufwand möglich, beliebig dicke Faserstoffplatten aus solchen kugeligen Faserstoffzusammenballungen herzustellen, da der einzige Trocknungsvorgang an ihnen erfolgt, bevor sie zur Platte zusammengebracht sind, während die Trocknung einer aus losen, nassen Fasern gebildeten Platte nur bis zu sehr geringen Dicken, und zwar nur mit erheblichem Aufwandmöglich ist.

Als Vorrichtung zur Herstellung der Faserzusammenballungen aus der Fasersuspension eignen sich Behälter, deren glatte Innenwände so geformt sind, daß sich keine unerwünschten stärkeren Turbulenzen ergeben. Grundsätzlich können sowohl feststehende Behälter mit Rührvorrichtungen als auch drehbare Behälter verwendet werden. Die erwünschte Turbulenz kann beispielsweise auch durch Einführen eines Gases erzeugt werden.

Die Zeichnung zeigt Vorrichtungen zur Durchführung des erfinderischen Verfahrens.

F i g. 1 bis 3 zeigen schematisch drei verschiedene Vorrichtungen zur diskontinuierlichen Ausübung des Verfahrens;

F i g. 4 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Ausüben des Verfahrens.
In F i g. 1 besteht der Behälter aus einem allseitig geschlossenen waagerecht liegenden Zylinder 1 mit glatten Innenwänden. Er ist bis zur Hälfte mit einer wäßrigen Fasersuspension von etwa 0,5 bis 5 % Feststoffgehalt gefüllt; die Ebene 2 zeigt die Oberfläche

ίο der Suspension. Der Behälter 1 wird um seine waagerechte Achse langsam gedreht.

Die Anordnung nach F i g. 2 unterscheidet sich von der nach F i g. 1 nur dadurch, daß die Achse des Zylinders 1, um die er gedreht wird, in einem Winkel von 45° zur Waagerechten steht. Die Oberfläche! der eingefüllten Suspension bildet daher eine elliptische Fläche.

In F i g. 3 steht die Achse des zylindrischen Behälters 1 senkrecht. Er ist bis zur Ebene 2 mit der Suspension gefüllt. In dem Behälter 1 befindet sich eine um die Achse des feststehenden Behälters drehbare Schnecke 3. Es ist aber auch möglich, die Schnecke 3 feststehend zu machen und den Behälter 1 um seine Achse zu drehen oder Behälter und Schnecke relativ zueinander zu drehen. Statt einer Schnecke 3 kann im Behälter 1 auch eine andere Art von Rührwerk vorgesehen sein. Die Anordnung ist aber stets derart, daß in der Suspension eine Turbulenz erzeugt wird, die so gering ist, daß sie das Aneinanderlagern von Fasern bewirkt, und daß verhindert wird, daß Turbulenzen solcher Größe entstehen, die solche Aneinanderlagerungen auflösen.

Bei der Anordnung der F i g. 4 ist in einem waagerecht liegenden zylindrischen Behälter 1, der am einen Ende 5 einen zentralen Einlaß 7 und am anderen Ende 6 einen zentralen Auslaß 8 besitzt, ein Rührwerk 4 angeordnet. Bei dieser Anordnung kann entweder der Behälter 1 zusammen mit dem Rührwerk 4 um die gemeinsame Achse gedreht werden oder Behalter 1 und Rührwerk 4 können relativ zueinander um diese Achse gedreht werden, sei es, daß nur der Behälter 1 oder nur das Rührwerk 4 oder beide gedreht werden. Während bei den Anordnungen nach Fig. 1 bis 3 der Behälter geöffnet werden muß, damit er gefüllt und entleert werden kann, und während der Herstellung der Faserzusammenballungen geschlossen ist, so daß diese Herstellung diskontinuierlich erfolgt, kann sie bei der Anordnung nach F i g. 4 kontinuierlich erfolgen, da ständig frische Suspension vom Einlaß 7 in den Behälter eingelassen werden kann und ständig die hergestellten kugeligen Faserzusammenballungen sowie verbrauchte Suspension aus dem Auslaß 8 in einen Ablauf 9 abgelassen werden kann. Die Faserzusammenballungen können anschließend laufend von der verbrauchten Suspension abgesiebt und getrocknet werden.

Beispiel 1

Aus gebleichten kurzen Buchenfasern und Wasser wurde eine Suspension mit einem Feststoffgehalt von 3% hergestellt und in einem Behälter (Fig. 2) aus Polyvinylchlorid eingefüllt, dessen Achse um 45° geneigt ist, und dessen Höhe ungefähr ebenso groß wie sein Durchmesser ist. Der Behälter wird um seine Achse mit einer Umfangsgeschwindigkeit der zylindrischen Wandung von 40 m/min gedreht. Nach ungefähr 5 Stunden Behandlung hat sich fast die ganze Fasermenge der Suspension zu kleinen Kugeln

von im wesentlichen gleichen Durchmessern umge- Suspension verblieben zum größten Teil in der Suswandelt, pension.

Beispiel 2

Harzhaltige Fasern etwas größerer Länge als im Beispiel 1 wurden wie im Beispiel 1 behandelt. Es ergaben sich Faserzusammenballungen von etwa 3 mm Durchmesser.

Beispiel 3

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Eine wäßrige Suspension von Rottannenfasern mit einem Feststoffgehalt von 1,5% wurden in der Vorrichtung nach Fig. 1 behandelt. Die Umfangsgeschwindigkeit des Behälters betrug 30 m/min. Nach mehrstündiger Behandlung ergaben sich Faserzusammenballungen mit etwa 5 mm Durchmesser.

Beispiel 4

Eine wäßrige Suspension von Strohfasern mit einem Feststoffgehalt von 3 % wurde in der Vorrich- ao tung nach F i g. 3 behandelt. Nach 6 Stunden enthielt die Suspension etwa zu 80% Faserzusammenballungen in Form kleiner Kugeln verschiedener Größe; der Durchmesser schwankte zwischen 0,5 und 2 mm. Die größeren Kugeln bestanden im wesentlichen aus ent- as sprechend längeren Fasern, die kleineren aus entsprechend kürzeren Fasern. Die nichtfasrigen Anteile der

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Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen kugeliger Faserzusammenballungen, wobei der Durchmesser der einzelnen Zusammenballung etwa einen Millimeter bis mehrere Zentimeter beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß aus Fasern und Flüssigkeit eine Suspension mit einem geringen Feststoffgehalt, beispielsweise von 1 bis 5% erzeugt und diese Suspension so lange in eine schwache Turbulenz versetzt wird, bis sich die Fasern zu Kugeln zusammenballen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension mit einem Bindemittel versetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Suspension abgetrennten kugeligen Faserzusammenballungen — gegebenenfalls unter Zusatz von Bindemitteln und freien von der Suspension abgetrennten Fasern — zu einem zusammenhängenden Körper getrocknet werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 593 583.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 637/990 11.68 Q Bundesdruckerei Berlin